Статья опубликована в рамках: II Международной научно-практической конференции ««Проба пера» ЕСТЕСТВЕННЫЕ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 29 ноября 2012 г.)

Наука: Биология

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОЖДЕВЫХ ЧЕРВЕЙ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ БУМАГИ

Баник Татьяна

класс 8, МОУ «Междуреченская СОШ», пгт. Междуреченск, Р. Коми

Быкова София

класс 8, МОУ «Междуреченская СОШ», пгт. Междуреченск, Р. Коми

Жданова Маргарита Николаевна

научный руководитель, I квалификационная категория, учитель географии и биологии МОУ «Междуреченская СОШ», пгт. Междуреченск, Р. Коми

E-mail: margon34@mail.ru


 


Введение.


В прошлом году школьное научное общество «Эсперанто» вместе с учащимися нескольких европейских стран (Польша, Румыния, Болгария) работало над международным проектом «Recycling of School Wastes» или «Утилизация школьных отходов», главным координатором которого был представитель турецкой школы Şenol Zaman.


В ходе реализации проекта нами было выяснено, что основным видом школьных отходов является бумага и в течение года вся школа собирала школьную макулатуру, которой была дана «вторая жизнь» в виде разнообразных поделок из модулей.


Но нас больше интересовал вопрос возможности переработка бумаги и мы предположили, что дождевые черви могут перерабатывать бумагу.


Гипотеза:


Мы считаем, что дождевых червей можно использовать для переработки бумаги (основного вида школьных отходов).


Цель:


Выяснить возможность переработки бумаги (основных школьных отходов) дождевыми червями.


Задачи:


1.  Изучить литературу о дождевых червях и о вермикультуре;


2.  Изучить и сравнить химический состав бумаги и листьев зеленых растений;


3. Выяснить pH, структуру, механический состав и содержание перегноя в почве, в которой будут находиться дождевые черви до и после эксперимента;


4.  Определить систематического положения опытных червей;


5.  Сравнить состояния растений, посаженных в почву после эксперимента.


При изучении литературы, нами было выяснено, что при выращивании вермикультуры в качестве корма можно использовать разнообразные пищевые отходы, кроме мяса. Также в качестве прослойки можно использовать бумагу и картон, но нет информации о выращивании дождевых червей на бумаге, то есть при использовании в качестве основного продукта питания бумаги и об изменении состояния почвы в данном случае, поэтому мы считаем, что данный вопрос изучен недостаточно [5].


Переработка макулатуры для нашего района является актуальной проблемой, так как нет пунктов сбора и не организован вывоз бумаги. (С этим вопросом мы обращались к главе нашего района Федорову В.Е.) Поэтому данное исследование позволит не сжигать бумагу, а возвращать хотя бы ее часть в биологический круговорот.


Работа проводилась с октября 2011 года по ноябрь 2012 года в школе пгт. Междуреченск.


Литературный обзор


При изучении литературы мы выяснили:


Таблица 1.



Данные литературы


 



Наши выводы



Отсутствие дождевых червей в почве означает, что почвенные условия неблагоприятны для их жизнедеятельности, и, как следствие, плодородие такой почвы крайне низкое [2].



Для обеспечения нормальных условий жизнедеятельности червей в ходе эксперимента необходимо животных поселить в почву, из которой они были взяты.



Все дождевые черви ведут одинаковый, ночной образ жизни: они всю жизнь проводят в земле, роя глубокие ходы и таким образом рыхля землю, выползая на поверхность почвы лишь ночью [2].



Отсутствие червей на поверхности почвы, не является свидетельством их гибели, так как это ночные животные.



Также черви вынуждены покидать свои залитые водой норки после сильных дождей, чтобы не задохнуться. Норка червя представляет собой узкий длинный канал, который в жаркое лето может достигать глубины 1,5 метров, с расширением в конце для разворота [2].



Для создания условий приближенных к естественным, необходимо почву поливать, но нельзя ее переливать, это может стать причиной гибели червей.



Половозрелые черви (с «пояском») взаимно оплодотворяют друг друга (гермафродиты) и откладывают коконы с яйцами [2].



В ходе эксперимента количество червей может увеличиться.



Питаются дождевые черви разлагающимися растительными остатками и почвенными микроорганизмами, поэтому являются почвообразователями и очень полезны: удобряют и способствуют образованию перегноя, разрыхляют и аэрируют почву [6].



Для чистоты эксперимента, собранных червей поделить на две группы, одну кормить опавшими листьями, а вторую ― использованной в школе бумагой.


 


Полученные данные мы использовали при подготовке к эксперименту и в ходе его реализации. При дальнейшем изучении литературы мы попытались выяснить систематическое положение животного.


Семейство Настоящие дождевые черви, или Люмбрициды (Lumbricidae) включает около 200 видов (в Европе 35). На первый взгляд, они действительно до некоторой степени сходны между собой; зоологи различают эти семейства главным образом по особенностям строения внутренних органов, в частности органов размножения, по расположению пояска, щетинок и по другим признакам. Наиболее хорошо изученным видом семейства Люмбрициды является всем известный «обыкновенный дождевой червь» ― Lumbricus terrestris, Lumbricus terrestris ,носящий местами народное название большой «выползок». Самым обычным у нас является малый красный червь, или малый выползок (Lumbricus rubellus). Но самым распространённым и часто встречающимся у нас видом является серая алолобофора (Allolobophora caliginosa), называемая иногда пашенным червем. Род Дендробена (Dendrobaena) характеризуется широко расставленными (не сближенными попарно) щетинками.


Одним из наиболее ярко окрашенных червей является навозный (Eisenia foetida), обладающий характерным неприятным запахом, что отражено и в его названии ― foetida, что значит «дурно пахнущая», «вонючая» [1].


Вермикультура ― разведение дождевых червей на специальных фермах. Первые хозяйства Вермикультура были созданы в конце 40-х гг. в США. В настоящее время в этой стране работает свыше 700 хозяйств Вермикультура промышленного типа. Есть такие хозяйства в Великобритании, Голландии, Германии и других странах Западной Европы. В РФ имеется 50 хозяйств.


В выделениях животных содержатся вещества, стимулирующие рост растений. Так в кишечнике дождевых червей содержаться микроорганизмы, осуществляющие как начальные стадии разложения органического вещества, так и более глубокие. В экскрементах дождевых червей численность микроорганизмов в 10 и более раз больше чем в субстрате (Козловская, Жданникова, 1961) [4].


Из сказанного видно, что животные в результате использования в пищу растительного органического вещества производят его первичную обработку, осуществляя его частичное расщепление на более простые составные части и подготавливая его для дальнейшей окончательной переработки микроорганизмами, и активизируют деятельность микроорганизмов.


Дождевые черви оказывают и механическое воздействие на почву. Особенно существенная и специфическая сторона деятельности животных заключается в их механической работе, посредством которой животные влияют на окружающую среду, вызывают и направляют многие протекающие в ней процессы. Среди разных форм механической работы животных наиболее действенная и своеобразная роющая деятельность в почвах. Воздействие роющей деятельности дождевых червей направлено непосредственно на почвенный покров. Его проявления многообразны и в общих чертах сводятся к нарушению характерного строения и сложения почвенной толщи, к перемещению химических веществ из одних горизонтов почв в другие, к изменению микрорельефа территории [8]. Не следует переоценивать возможности Вермикультура, так как Вермикультура крайне трудоемка.


Методика исследования.


1.  Сравнительный анализ химического состава бумаги и листьев зеленых растений.


Используя разные источники информации, сравнили состав бумаги и листьев растений, составили таблицу.


2.  Выяснение pH почвы, структуры, механического состава и содержания перегноя.


Таблица 2.


Определение содержания перегноя.


Окраска почвы


Сод-ние перегноя, %


Окраска почвы


Сод-ние перегноя, %


Очень черная



10―15



Серая



2―4


Черная



7―10



Светло-серая



1―2


Темно-серая



4―7



Белесая



0,5―1


 


О содержании перегноя судили по её окраске, руководствуясь шкалой:


Готовили водную вытяжку (отношение почвы к воде 1:2,5) при 3-минутном встряхивании. Определение проводили в суспензии до фильтрования вытяжки с помощью индикатора лакмусового и сравнивали с данными таблицы. Это определение следует выполнять в первую очередь, т. к. при стоянии величина рН меняется.[7]


Таблица 3.


Определение показателя рН.



Индикатор



Цвет индикатора в среде



кислой



щелочной



нейтральной



Лакмус



красный



синий



фиолетовый


 


Таблица 4.


Определение механического состава почвы.


Из увлажненной почвы скатала жгут, и сделала из него кольцо [3].



Вид кольца



Механический состав почвы



Кольцо развалилось



Песчаная



На кольце глубокие трещины



Супесчаная



Трещины неглубокие по внешнему краю



Суглинистая



Трещин нет



Глинистая


 


О структуре почвы судили по размерам комочков и сравнивали с табличными данными.


Классификация структурных отдельностей почв (С.А. Захаров, 1929)


Таблица 5.


Определение структуры почвы



Типы



Роды



Виды



Размеры



I. Кубовидный


(равномерное развитие структуры по трем взаимно перпендикулярным осям)



A.   Грани и ребра выражены плохо, агрегаты большей частью сложны и плохо оформлены:


1.глыбистая



Крупноглыбистая



Ребро куба 
>10 см



Мелкоглыбистая



10―5 см



2.комковатая



Крупнокомковатая



5―3 см



Комковатая



3―1 см



Мелкокомковатая



1―0,5 см



3. пылеватая



Пылеватая



<0,5 мм



B.   Грани и ребра хорошо выражены агрегаты ясно оформлены:


4. ореховатая



Крупноореховатая



>10 мм



Ореховатая



10―7 мм



Мелкоореховатая



7―5 мм



5. зернистая



Крупнозернистая



5―3 мм



Зернистая (крупитчатая)



3―1 мм



Мелкозернистая (порошистая)



1―0,5 мм



II. Призмовидный


(развитие структуры главным образом по вертикальной оси)



А. Грани и ребра плохо выражены, агрегаты сложны и мало оформлены:


6. столбовидная



Крупностолбовидная



Диаметр


>5 см



Столбовидная



5―3 см



Мелкостолбовидная



<3 см



Б. Грани и ребра хорошо выражены:


7. столбчатая



Крупностолбчатая



>5 см



Столбчатая



5―3 см



Мелкостолбчатая



<3 см



Крупнопризматическая



>5 см



8. призматическая



Призматическая



5―3 см



Мелкопризматическая



3―1 см



Карандашная



<1 см



III. Плитовидный


(развитие структуры по горизонтальным осям)



9. плитчатая



Сланцеватая



Толщина


>5 мм



Плитчатая



5―3 мм



Пластинчатая



3―1 мм



Листоватая



<1 мм



10. чешуйчатая



Скорлуповатая



>3 мм



Грубочешуйчатая



3―1 мм



Мелкочешуйчатая



<1 мм


 


3.  Определение систематического положения опытных червей


Используя «Кадастр и определитель. Дождевые черви России» Всеволодовой-Перель Т.С. [1], который позволяет определить систематическую принадлежность червей по морфологическим признакам.


4.  Выявление влияния почвы на растения.


В почвенные образцы (опытный и контрольный) были высажены проростки гороха, и на протяжении 10 дней велось визуальное наблюдение за горохом, измерение опытных и контрольных образцов и фотографирование.


Результаты исследования.


1.  Сравнительный анализ химического состава бумаги и листьев зеленых растений.


Таблица 6.



Сравниваемые признаки



Состав растений



Состав бумаги



Целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин


 



Пронизывает клеточную стенку и цитоплазму, образуют волокна в составе, которых целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин



До 50 %, лигнит удаляется полностью



Кислоты



Органические



Отсутствуют


ГОСТ Р ИСО 9706-2000



Уровень pH





8,0—10


ГОСТ Р ИСО 9706-2000



Химические элементы, минеральные наполнители



около 20 элементов безусловно необходимы растениям (в том числе углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, железо, бор, медь, марганец, цинк, молибден, ванадий, кобальт и йод), всего более 70 элементов.



проклеивающие вещества сульфат алюминия и канифоль, красители и др. специальные добавки каолин или мел (карбонат кальция)



Вода



До 95 %



Отсутствует


 


2.  Выяснение pH почвы, структуры, механического состава и содержания перегноя.


Таблица 7.


Определение содержания перегноя.



До эксперимента



После эксперимента



Окраска почвы



Содержание перегноя



Окраска почвы



Содержание перегноя



Окраска почвы



Содержание перегноя



 



Опытный образец



Контрольный образец



Темно-серая



4—7



Темно-серая ближе к черной



От 4 до 10



Темно-серая ближе к черной



От 4 до 10


 


Таблица 8.


Определение показателя рН. (Приложение1. Фото)



Показатель рН почвы до эксперимента



Показатель рН почвы после эксперимента



Индикатор лакмусовый



Опытный образец



Контрольный образец



Индикатор лакмусовый



Индикатор лакмусовый



Нейтральная



Нейтральная



Нейтральная


 


Таблица 9.


Определение механического состава почвы. (Приложение 2. Фото)



Механический состав почвы



до эксперимента



после эксперимента



Опытный образец



Контрольный образец



Песчаная



Супесчаная



Супесчаная


 


Таблица 10.


Определение структуры почвы.



Структура почвы



до эксперимента



после эксперимента



Опытный образец



Контрольный образец



1—0,5 мм — мелкозернистая (порошистая)



3—1 мм — зернистая (крупитчатая)



3—1 мм — зернистая (крупитчатая)


 


3.  Определение систематического положения опытных червей (Приложение 3. Фото)


Мы пришли к выводу, что дождевые черви нашего эксперимента это малые красные черви, или малые выползки Lumbricus rubellus.


Таблица 11.


Выявление влияния почвы на растения. (Приложение 4.Фото)



 


Выводы:


1.  Основным компонентом растений и бумаги является целлюлоза, в остальном химический состав отличается, при этом есть общие элементы, такие как сера, кальций, углерод, кислород, но представлены в разных соотношениях и в составе растительного организма химических элементов больше, чем в бумаге;


2.  Содержание перегноя до эксперимента визуально было меньше, чем после в опытном и контрольном образах почвы. В структуре почвы появляются зерна и комочки. Меняется механический состав с песчаного на супесчаный. Таким образом дождевые черви и в опытном образце и в контрольном благотворно повлияли на почву.


3.  Дождевые черви нашего эксперимента это малые красные черви, или малые выползки Lumbricus rubellus;


4.  В процессе выращивания гороха на опытном и контрольном образцах почвы, часть растений погибли, мы считаем, что это естественный процесс борьбы за существование. Остальные же растения были высокими и крепкими.


5.  Мы считаем, что выдвинутая ранее гипотеза, была верна и дождевые черви Lumbricus rubellus способны перерабатывать макулатуру в процессе своей жизнедеятельности и это так же как и в естественных условиях благотворно влияет на почву.


Но нельзя забывать, что вермикультура, это кропотливый, длительный и малоизученный процесс и всю макулатуру, как основной вид школьных отходов дождевым червям не переработать, поэтому очень важно создание пунктов приема бумаги и ее переработки.


Заключение.


Мы, живущие сегодня, обязаны заботиться о таком природном капитале как — лес. Имеем моральное право использовать для себя лишь незначительную его долю — спелую часть леса. Приспевающую — могут использовать наши дети. Лес среднего возраста — нашим внукам. Молодой лес — это лес правнуков.


Этими словами закончили свое выступление на школьной научно-практической конференции представители научного общества учащихся «Эсперанто», участники международного проекта «Утилизация школьных отходов».


От себя хотим добавить, что забота о лесе это не только рациональное использование его ресурсов, но и вторичное использование и переработка отходов. Использование дождевых червей для этой цели, очень длительный процесс, за два месяца 10 взрослых червей, пропустили через свой кишечник лишь 1 одинарный тетрадный лист. Черви — живые организмы, привередливые в еде и не любят частой смены рациона, возможно для более результативной переработки необходимо готовить кашеобразную смесь бумаги с обычным видом пищи. Почему кашеобразную? Если брать сухую смесь бумаги с листьями, черви выбирают листья, а бумагу оставляют, использование исключительно макулатуры, возможно, будет в последствии негативно отражаться на состоянии подопытных, но это задача следующего исследования.


 


 


До эксперимента

После эксперимента


 

Контроль

Опыт


Описание: C:\Users\Пользователь\Desktop\DSC03485.JPG

Описание: C:\Users\Пользователь\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\DSC03531.jpg


ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Определение показателя рН.


 


До эксперимента


После эксперимента


 


Контроль


Опыт


Описание: C:\Users\Пользователь\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\DSC03486.jpg


Описание: C:\Users\Пользователь\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\DSC03537.jpg


Описание: C:\Users\Пользователь\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\DSC03540.jpg


ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Определение механического состава почвы.


 


Описание: C:\Users\Пользователь\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\DSC03538.jpg

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Определение систематического положения опытных червей

 

Описание: C:\Users\Пользователь\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\27102012186.jpgОписание: C:\Users\Пользователь\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\29102012188.jpg

 

Описание: C:\Users\Пользователь\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\30102012190.jpgОписание: C:\Users\Пользователь\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\01112012192.jpg

 

Описание: C:\Users\Пользователь\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\02112012193.jpgОписание: C:\Users\Пользователь\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\03112012194.jpg

 


Описание: C:\Users\Пользователь\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\06112012195.jpgОписание: C:\Users\Пользователь\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\06112012196.jpg

 

Описание: C:\Users\Пользователь\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\07112012197.jpg

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Выявление влияния почвы на растения.

 

Список литературы:


1.Всеволодова-Перель Т.С. Дождевые черви фауны России. Кадастр и определитель. М., «Наука», 1997.


2.Дарвин Ч. Сочинения. Образование растительного слоя Земли деятельностью дождевых червей и наблюдения над их образом жизни. Пер. с англ. М.А. Мензбира. М.Л.: Гос. Изд-во биологической и медицинской литературы, 1936.


3.Жижина Е.А. универсальные поурочные разработки по географии: Природа России: 8 класс. — М.:ВАКО,2007


4.Игонин А.М. Как повысить плодородие почвы в десятки раз с помощью дождевых червей. — М.: Информационно-внедренческий центр «Маркетинг», 1999


5.Конин С.С., Титов И.Н., Лавров В.В. Способ получения биогумуса. Патент России RU 2255078 от 25.12.2002 г.


6.Малевич И.И., Собирание и изучение дождевых червей — почвообразователей, М. — Л., 1950


7.Рудзитис Г.Е. Химия. Неорганическая химия. 8 класс: учеб. Для общеобразоват. Учреждений / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. — 14-е изд. — М.:Просвещение, 2012


8.Чекановская О.В., Дождевые черви и почвообразование, М.—Л., 1960

Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий